2018-2019年高中化学 第04章 电化学基础 专题4.3.2 电解原理的应用导学案 新人教版选修4.doc

4-3-2 电解池（第二课时）【学习目标】1熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。2掌握电解的有关计算。【学习重难点】学习重点：电解方程式的书写及电解的计算学习难点：电解方程式的书写及电解的计算【自主预习】1用惰性电极电解氯化钾溶液，阴极反应式是 ，阳极反应式是 ，电解的化学方程式是 。电解后溶液的pH变化是 ；欲使电解后的溶液复原，需加入的物质是 。2在硫酸铜溶液中，插入两个电极进行电解。（1）若两极均为Pt电极，则阳极反应式是 ，阴极反应式是 ，电解的化学方程式是 。（2）若两极均为铜片，则阳极反应式是 ，阴极反应式是 ，电解过程中溶液的浓度变化是 。（3）若阳极为锌片，阴极为铜片，则阳极反应式是 ，电解过程中两极的变化是 。【预习检测】1下列叙述中不正确的是（ ）A电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应B不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理实现C电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应D电解饱和食盐水时，阳极得到氢氧化钠溶液和氢气2、若某池（电解池或原电池）的总反应离子反应式是Cu2H+=Cu2+H2，关于此电池的有关说法正确的是 （ ）A该池可能是原电池，也可能是电解池B该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸C该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极D该池只能是电解池，电解质溶液只能是硝酸 合作探究探究活动一：电解原理的应用1电解饱和食盐水（1）通电前，氯化钠溶液中含有的离子： 。通电时 移向阴极， 放电， 移向阳极， 放电。电极反应式为阳极：2Cl2e=Cl2( 反应)阴极：2H2e=H2( 反应)因 放电，导致水的电离平衡H2OHOH向右移动，致使生成 。（2）电解的总反应式化学方程式： ；离子方程式： ；工业上习惯把电解饱和食盐水叫做 。2电解精炼铜（1）粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。其电解池的构成是用 作阳极，用 作阴极，用 作电解质溶液。（2）电极反应式：阳极为Cu2e=Cu2、Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2等，阴极为Cu22e=Cu。（3）电解精炼铜的原理是 失去电子，产生的阳离子残留在溶液中， 以金属单质的形式沉积在电解池的底部，形成阳极泥，粗铜中的铜迁移到纯铜上。3电镀（1）根据图，回答下列问题：电极反应式阳极：Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。可观察到的现象是 。硫酸铜溶液浓度的变化是 。（2）电镀电镀是应用 原理，在金属表面镀上一薄层其他 或 的方法。电镀池的构成：一般都是用 作电镀液；把 浸入电镀液中与直流电源的正极相连，作为阳极； 与直流电源的负极相连，作阴极。归纳总结（1）氯碱工业：用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取NaOH、Cl2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。（2）电镀特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。（3）电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如精炼镍时Cu也会沉积)。【学以致用】1某同学在做电解食盐水的实验时，误用铜棒做两极材料，请判断下列说法正确的是( )A完全电解后，得到CuCl2溶液B电解完全并放置一段时间后，得到蓝色沉淀和NaCl溶液C电解一段时间后，NaCl溶液浓度可能变小D电解后溶液中的NaCl质量一定不变2Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图所示，电解总反应为：2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是 ( )A石墨电极上产生氢气 B铜电极发生还原反应C铜电极接直流电源的负极 D当有01 mol电子转移时，有01 mol Cu2O生成探究活动二：电解的有关计算1将两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解。（1）当有10103 mol的OH放电时，溶液显浅蓝色，则在阴极上析出铜的质量是_。（2）若溶液的体积为1 L，忽略溶液体积变化，在标准状况下放出56 mL O2时，溶液的pH是_。2用惰性电极电解01 L M(NO3)x的水溶液，当阴极上增重a g时，在阳极上同时产生b L(标准状况)O2，从而可知M的相对原子质量是_，溶液的pH是_(均用含有a、b、x的代数式表示)。 归纳总结有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、气体的体积、某元素的化合价、元素的相对原子质量、溶液的pH及物质的量浓度等。不论哪种计算，均可概括为下列三种方法：（1）得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。（2）总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。（3）关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。【学以致用】4在水中加入等物质的量的Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，该溶液放在用惰性材料做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比为 ( )A355108 B16207C81 D1083555在25时，将两个铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解，通电一段时间后，在阳极逸出a mol气体，同时有W g Na2SO410H2O析出，若温度不变，此时剩余溶液中溶质的质量分数为 ( )A100% B100%C100% D100%【学习小结】【巩固练习】1许多金属都可以通过电解的方法达到精炼的目的。下列有关该方法的叙述中，正确的是 ( )A含杂质的粗金属做阳极，与直流电源的正极相连B阴极只要是一种导体即可，与精炼过程无关C电解质溶液中除了含有精炼的金属的阳离子之外，绝对不能含有其他金属阳离子D在精炼过程中，电解质溶液的成分不发生任何变化2某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时， 为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极；NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl3利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是( )A电解时以精铜作阳极B电解时阳极发生还原反应C精铜连接电源负极，其电极反应式是Cu2e=Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥4如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入005 molL1的CuCl2溶液，B池中加入01 molL1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出物质的物质的量之比是( )A2241 B1121C2111 D21215右图是电解氯化钠溶液(含酚酞)的装置。有毒气体收集的装置省略没有画出，两电极均是惰性电极。（1）a电极的名称_。（2）电解过程中观察到的现象_。（3）确定N出口的气体最简单的方法是_。（4）电解总反应的离子方程式为_。（5）若将b电极换成铁作电极，写出在电解过程中U形管底部出现的现象_。【总结与反思】通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。 【参考答案】 【预习检测】1 D 2 C【合作探究】探究活动一：1（1） Na、Cl、H、OH，Na、H，H，Cl、OH，Cl，氧化，还原，H，NaOH；（2）2NaCl2H2OH2Cl22NaOH；2Cl2H2OH2Cl22OH；氯碱工业。2（1）粗铜，纯铜， CuSO4溶液。 （3）粗铜中比铜活泼的金属Zn、Fe等，不比铜活泼的金属Ag、Au等3电镀（1）铁件表面镀上一层红色的铜，铜片不断溶解。不变。（2） 电解，金属，合金；含有镀层金属离子的电解质溶液；镀层金属；待镀金属制品 【学以致用】1 B 2 A探究活动二1（1）0032 g （2）3【解析】 （1）用惰性电极电解CuSO4溶液时，电极反应为阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O。当有10103 mol的OH放电时，生成标准状况下的O2为56 mL，此时转移电子为10103 mol，则在阴极上析出Cu：32103 g。（2）阳极：4OH4e=2H2OO24 mol 1 moln n10103 mol，消耗10103 mol OH，生成10103 mol H则H10103 molL1pHlgHlg(10103)3。2 lg【解析】由于阴、阳两极转移电子的数目相同，则有x4，或由关系式xO24M得x4，均可解出M gmol1。又由O24H可知：H4 mol01 Lb molL1，则pHlg。【学以致用】3 C 4 D 【巩固练习】1 A 2 B 3 D 4A5 （1）阴极 （2）两极均有气泡产生；a极区溶液变成红色；b极液面上气体变为黄绿色；b极区溶液变为浅黄绿色（3）用湿润的淀粉KI试纸检验，试纸变蓝的就是Cl2（4）2Cl2H2OCl2H22OH（5）底部有白色沉淀产生，很快变为灰绿色，最终变为红褐色